聚二甲基硅氧烷熔体的黏度曲线研究

用旋转流变仪测试了一种聚二甲基硅氧烷熔体的黏度曲线,稳态剪切和小振幅剪切实验数据符合Cox-Merz规则。应用几种黏度模型:幂律模型、Carreau模型、Cross模型、Vinogradov-Malkin以及Brieldis-Faitelson模型对PDMS的黏度数据进行了回归分析,针对回归过程中出现负或零回归值和拟合曲线偏离实验曲线的问题提出了一种参数大小调节方法,即对模型中参数大小进行调节,达到各个参数数值大小相近,使得黏度模型能够较好地拟合实验数据。     

差速搅拌捏合机三维流场的数值模拟分析

利用UG软件建立差速搅拌捏合机的流场仿真模型,用Fluent软件对其进行数值模拟分析,得到物料在差速搅拌捏合机流场内压力值、流动速率、最大剪切应力的分布以及物料形态的变化规律。结果表明,在两搅拌轴捏合区域处流体压力值最大,剪切应力值最大,且清洁轴表面的流体速度要高于主搅拌轴上的流体速度,中心距对搅拌机的性能有重要影响。     

幂律流体在部分填充多孔介质平板通道内的流动特性研究

研究了幂律流体在部分填充多孔介质平板通道内的流动特性，通过边界层动量积分法求解了Brinkman-Darcy流动模型的动量方程，得到了幂律流体在部分填充多孔介质平板通道内的无量纲速度分布。计算分析发现，未填充多孔介质区域的无量纲速度和速度峰值随填充厚度的减小先增大后减小，填充厚度较厚时：随达西数与幂律指数的减小而增大；随着填充厚度减小，达西数对速度峰值的影响减弱，速度峰值随幂律指数的减小而减小。     

8/20μs雷电流作用下熔断器工作性能影响因素仿真研究

通过对熔断器熔体在8/20μs雷电流作用下温升过程数学模型的推导及分析,认为熔体材料热传导系数、常温电阻率、环境温度及熔体异常断裂均有可能影响熔体温升过程,进而影响熔断器工作性能。在对某熔断器熔体结构进行合理简化,并针对实际情况提出相关假设的基础上,利用Ansys有限元软件建立熔体热电耦合有限元模型,对正常熔体及受上述4种因素影响熔体在不同雷电流幅值作用下温升情况进行了仿真,得到了不同情况下熔断器的雷电流幅值-弧前时间特性曲线。由仿真结果可知,这4种影响因素均会影响雷电流作用下熔体温升速度,进而影响熔体温升过程,从而改变熔断器在雷电流幅值作用下的弧前时间,可能造成熔断器发生熔断,导致熔断器工作性能下降。最后通过对仿真结果的分析比较,提出4种保障熔断器安全正常运行的措施。     

基于Navier滑移模型的聚合物挤出成型有限元模拟

基于聚合物挤出成型过程中壁面滑移机理,采用Navier滑移模型,利用有限元方法对聚合物挤出过程进行了数值模拟。基于微观壁面滑移机理对壁面滑移进行了理论分析,获得了不同滑移系数对熔体的速度、剪切速率和压力的影响规律。研究结果表明:随着壁面滑移系数减小,熔体在模具出口截面的速度梯度减小,熔体出口速度逐渐趋于一致,逐渐呈柱塞流;熔体剪切速率和剪切应力减小,靠近壁面的大分子间出现解缠,或与壁面吸附力减弱,熔体滑移程度增强,熔体内速度梯度减小;熔体流动所受的阻流作用减小,压力降减小,有利于熔体流动。     

衣架型模头中熔融聚合物流动的三维有限元分析

研究了聚合物溶体在衣架型模头中的等温流动。采用幂律模型描述该熔体的流变行为，通过三维有限元方法对此流动进行模拟，从而得到其速度场的分布情况。并且着重讨论了衣架模型头的几何形态对速度场分布的影响，特别是对出口宽度方向速度均匀性的影响。     

压缩空气储能填充床储热特性研究

填充床动态特性的准确描述是压缩空气储能系统建模的关键。采用Kunii的一维非稳态导热-扩散两相模型来描述稳态填充床的传热现象,采用MATLAB数值计算方法求解了相应的偏微分方程,得到了模型的数值解和模拟图形,并基于ANSYS FLUENT 14.0对填充床内的流体动力学和传热特性进行了仿真,通过计算得到了填充床出口空气温度与入口空气质量流量的传递函数,实验结果表明计算所得的传递函数能够完整表述填充床储热动态特性。     

塑化过程螺杆计量段三维流场的数值模拟

采用CROSS模型表示聚氯乙烯的黏度特征,使用POLYFLOW软件数值模拟了塑料注塑成型机头部无螺纹和有螺纹的螺杆计量段流道内熔体在塑化过程的三维等温流场,求解和分析了两种螺杆流道的yz和xy截面上不同时刻的速度场、压强场、黏度场和剪切应力场。计算结果表明,两种螺杆元件产生的流场差别较大。有螺纹的注塑螺杆头部附近聚氯乙烯熔体逆流速度和压强增大,引起剪切应力的增大,加强了螺杆头部聚氯乙烯熔体的剪切稀化作用,使得熔体黏度降低。     

硅烷处理氢氧化镁阻燃EVA的流变性能

采用毛细管流变仪对硅烷处理氢氧化镁阻燃EVA(乙烯和醋酸乙烯酯的共聚物)的流变性能进行了研究。讨论了剪切速率、剪切应力和温度等因素对共聚物熔体表观黏度的影响,研究了黏流活化能随剪切速率的变化规律。研究结果表明:在实验温度范围内(190～230℃),熔体的表观黏度随温度的升高而降低,随剪切速率和剪切应力的增大而减小;黏流活化能随剪切速率的增大而降低。其非牛顿指数n小于1,说明硅烷处理氢氧化镁阻燃EVA为假塑性流体。当剪切速率无限小时,由Spencer-Dillon公式外推得到阻燃EVA的零切黏度。     

仓储式橡胶沥青零剪切粘度的确定

首先,运用低频率震荡测试法对基质沥青、仓储式橡胶沥青及其RTFOT短期老化产物进行了测试;其次,运用图形外延法、Cross模型拟合法及Carreau模型拟合法对各材料的零剪切粘度进行了测定;最后,对基质沥青进行了蠕变恢复试验,通过蠕变阶段和恢复阶段沥青的应变响应的计算,得出了静态施载作用下基质沥青的零剪切粘度。研究表明:基质沥青在低频震荡测试中,随着频率的降低会进入粘度稳定阶段,可以用图形外延法得到零剪切粘度;然而对于RTFOT老化后的橡胶沥青,在测试条件下未进入粘度稳定阶段,无法通过图形外延法测算零剪切粘度;由Cross模型拟合的结果都大于同样材料Carreau模型拟合结果。     

Numerical study of the effect of flow rate and temperature on parison swell and sag in extrusion

Swell and sag drawdown significantly influence the high density polyethylene parison. Numerical simulations of the flow field of a HDPE melt were performed using the finite element method for the die of plastic pipe extrusion and parison formation. The constitutive equation of Carreau law was used to describe the polymer melt in the flow domain. The distributions of the velocity,shear rate,viscosity,pressure,thickness and radius are presented with Polyflow. The effect of flow rate and temperature on extrusion swell and parison sag was investigated. The results show that the thickness of the parison increases with increasing flow rate. The thickness and radius of the parison are more sensitive to changes in flow rates than to changes in temperatures.     

不同含水率下污泥流变模型的显著性水平分析

典型的非牛顿流体流变模型有7种,为给出相对最优模型,结合污泥对流变模型进行显著性水平分析.采用旋转黏度计在20℃时对含水率为93.99%~98.72%的污泥进行流变实验,分析其流变特性,并对这7种流变模型进行拟合和白噪声检验,验证其有效性.结果表明:在低剪切速率0~150 s-1时,含水率对污泥黏度的影响更大.其中含水率为96.31%~98.72%的污泥表观黏度在0.5 Pa·s以下,适合于远距离运输,而含水率93.99%~95.52%的污泥表观黏度偏大,不适合于远距离运输.含水率为93.99%~95.52%时,两参数模型中,Power-law模型的显著性水平较高,优于其他两参数流变模型;含水率为93.99%~98.72%时,三参数模型中,流变模型Sisko优于H-B模型,四参数模型中,流变模型Carreau优于Cross模型.     

基于表观黏度模型的AZ31流变铸轧数值模拟

以AZ31半固态合金为研究对象,应用流体模拟软件Fluent对其铸轧过程进行研究。通过使用简单等温稳态黏度模型、Carreau黏度模型、简单连续冷却黏度模型、黏度不变模型,得到了相应的铸轧温度分布、流场分布以及黏度分布,并进行了比较和分析。结果表明：在特定工况下,为保证出口处的合金刚好凝固而不会造成铸轧不成形或铸轧中断的最佳浇铸温度为880 K,此时Carreau黏度模型最适合AZ31半固态合金的铸轧过程。     

连续毡/聚氨酯复合材料SRIM工艺过程研究

采用SRIM工艺制备了连续毡/聚氨酯(PU)复合材料,对SRIM工艺过程进行了理论模拟和实验研究。采用二级Arrhenius方程描述PU聚合时的动力学行为,通过绝热温升测量获得动力学参数,建立了PU聚合时的动力学模型。采用Brookfield流变仪研究并建立了PU聚合反应时的粘度模型。采用达西定律描述了充模过程中PU的流动行为。测量得到了充模过程中注射口处的压力上升曲线:当压力低于0.4 MPa时,压力上升的实验值与模型预测值吻合较好。     

基于G-N法的高聚物粘度模型参数拟合

在高分子材料加工的数值模拟过程中 ,常采用粘度模型来描述高聚物的粘性行为 .Cross -Ar rhenius模型能够在各种温度、压力条件下 ,在剪切速率从 10 0 s-1到 10 4 s-1的变化范围内 ,相当精确地描述高聚物的粘性 .采用Gauss -Newton法 ,根据实验值 ,准确地拟合出粘度模型的参数值 ,此方法对初值选择的要求低、拟合结果的相关性好 ,方法通用性强     

Rheological behaviour of semi-solid succinonitrile-camphor alloy

Rheology experiments were carried out on succinonitrile-4% (mass fraction) camphor alloy, using a Haake VT550 viscometer. The results showed that the steady state viscosity of succinonitrile-4% camphor alloy in semi-solid process can be described well by the classical power law of viscosity versus shear rate, η= kγm, and the test method can be used to simulate the semi-solid processing for metals. The viscosity of the organic alloy decreases with increasing shear rate at a given temperature within liquid-solid range, and the viscosity of the organic alloy slurries increases with decreasing temperature, decreases with decreasing cooling rate. The structure and viscosity of organic alloy during solidification are strongly influenced by shear rate.     

基于自然电位的充填裂隙溶质运移特征试验研究

为精细描述充填裂隙溶质运移过程及其特征,设计加工了充填裂隙溶质运移试验模型,开展了不同流速条件下溶质运移试验,研究了充填裂隙溶质运移特征,结合不同测点自然电位(SP)实时动态监测数据,详细刻画了充填裂隙内部溶质运移过程。结果表明,在试验流速范围内,水流符合达西定律；随着流速增加,取样口处溶质峰值浓度增加,初始到达和峰值到达时间均减少。不同流速条件下,溶质运移过程中自然电位响应呈现出相似特征,均反映出溶质弥散前锋与溶质弥散峰值浓度区随水流动均呈匀速运移状态。利用峰值自然电位数据计算的水流宏观平均流速与采用溶质峰值浓度计算结果基本一致,但峰值自然电位计算流速值更接近根据流量计算平均流速,且流速越大,二者误差越小；同一流速条件下,随着溶质运移距离增加,自然电位峰值呈对数规律增加。     

数值仿真注塑充模过程

使用CFD软件Polyflow,数值研究了注塑机注射充模过程中模具型腔内聚丙烯熔体的二维非等温流场,分析了不同时刻模具型腔内熔体的速度、压力、温度和剪切速率分布。研究结果表明,在充模过程中流场的各个物理量变化比较均匀,在流动前沿温度较高、压力最小。在充填过程的不同时刻,随着时间的增加,熔体的平均压力不断升高、平均温度不断降低。不同熔体的注射温度影响模具型腔内熔体的流场。较高的注射温度升高熔体平均温度,减低模腔熔体的平均压力,使熔体的粘度降低,改善熔体的流动性。研究结果对注塑机模具的设计和注射充模工艺参数的选择有一定的理论指导意义。     

乳化沥青的流变行为初步研究

制备了沥青质量分数分别为0.60和0.70的阳离子乳化沥青试样。采用旋转黏度计测定了不同温度和剪切速率下试样的表观黏度,拟合了试样的表观黏度与温度的关系,计算了试样流动的表观活化能。结果表明,在试验条件下,乳化沥青试样为假塑性流体,表观黏度与温度的关系可由幂律关系描述,表观活化能分别为22.607 4kJ/mol和31.363 7kJ/mol。